《电力拖动控制与实训》课件-电力拖动技术与实训（低压电器）

电力拖动技术与实训第一单元一、常用低压电器

低压电器通常是指工作在交流1000V及以下与直流1200V及以下电路中的电器。按照电器动作性质不同，低压电器可分为手控电器和自控电器两大类；按照是否有触点，低压电器还可分为有触点电器和无触点电器两大类。项目一刀开关刀开关又称闸刀开关，它是非自动切换开关中结构最简单，应用最广泛的一种低压电器。其代表产品有HK系列瓷底胶盖开关及HH系列铁壳开关等。刀开关又可分为两极和三极两种。两极开关适用于交流50Hz500V以下的小电流电路，主要作为一般电灯、电阻和电热等回路的控制开关用；三极开关适当降低容量后，可作为小型电动机的手动不频繁操作控制开关使用，并具有短路保护作用。HK系列刀开关结构

刀开关主要由绝缘底座、静触插座、触刀、铰链支座和操纵手柄构成，如上图所示。在电路上，上接线柱和静触插座是连通的，触刀和下接线柱是连通的。当触刀插入静触插座，上下接线柱连通；当触刀与静触插座分开，上下接线柱断开。刀开关是依靠手动实现触刀插入静触插座或脱离静触插座的，从而实现电路的接通或断开。刀开关按电路的要求分单极、双极和三极等几种。为了电路的安全和方便实用，有些刀开关上还设计有熔断器或熔断体，构成既有通、断电路又有保护作用的熔断式刀开关。刀开关的容量比较大，其额定电流在100A～1500A之间，主要用于供配电线路的电源隔离作用。隔离开关没有灭弧装置，不能操作带负荷的线路，只能操作空载线路或电流很小的线路，如小型空载变压器、电压互感器等项目二组合开关组合开关又称转换开关，在电气控制线路中，常被作为电源引入的开关，可以直接启动或停止小功率电动机或使电动机正反转，倒顺等。局部照明电路也常用它来控制。组合开关有单极、双极、三极、四极几种，额定持续电流有10、25、60、100A等多种。组合开关可使控制回路或测量回路线路简化，可在一定程度上避免操作上的失误和差错。组合开关由装在同一转轴上的多个单极旋转开关叠装在一起组成组合开关的结构组合开关由动触点（动触片）、静触点（静触片）、转轴、手柄、定位机构及外壳等部分组成。其动触点、静触点分别叠装于数层绝缘垫板之间，各自附有连接线路的接线柱。当转动手柄时，每层的动触点随方形转轴一起转动，从而实现对电路的接通、断开控制。在组合开关的内部有3对静触点，分别用3层绝缘板相隔，各自附有连接线路的接线桩，3个动触点互相绝缘，与各自的静触点对应，套在共同的绝缘杆上，绝缘杆的一端装有操作手柄，手柄每次转动90°角，即可完成3组触点之间的开合或切换。开关内装有速断弹簧，用以加速开关的分断速度。组合开关在电力拖动控制电路中常用来作为电源引入开关，也可以用来直接启动和小容量笼型电动机或使用电动机正反转，局部照明电路也用它来控制。组合开关的图形文字符号

组合开关有单极、双极、三极等组合开关的型号意义问：HZ10－25中的“25”代表的意义是什么？

.工程应用普通型的组合开关,可以用于各种低压配电设备中,不频繁地接通和切断电路,如用于交流电压380V以下或直流220V以下的电路中。作为电源引入开关,可用来控制5kW以下小容量电动机的启动、停车和正反转,也可以作为机床照明电路的控制开关。当用于电动机控制时，其启动、停止的操作频率应小于（15～20）次/时；用于控制电动机正反转时,必须使电动机先经过完全停止的位置,然后才能接通反向运转电路，否则会因为反转启动电流较大而损坏开关。2.技术参数及应用HZ10系列组合开关额定电压为直流220V、交流380V,额定电流有6A、10A、25A、60A、100A等5个等级。选用时要根据电源种类、电压等级、所需触头数、电动机的容量进行选择,开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。型号极数额定电流(A)额定电压(V)HZ10－102,36,10直流220交流380HZ10－252,325HZ10－602,360HZ10－1002,31003.故障及维修

组合开关在使用过程中,由于开关固定螺丝松动,旋转操作频繁,引起导线压接松动,造成外部连接点放电、打火、灼烧或断路。此时应紧固螺丝,保证导线连接完好。如打火烧坏,应及时更换。开关内部的转轴上扭簧松软或断裂,使开关动触片无法转动,改变了接点位置,此时应修复或更换扭簧。开关内部的动、静触片接触不良,或开关额定电流小于负荷回路电流,造成内部接点被电弧灼烧,此时应检查排除动、静触片的接触不良,开关额定电流不符的及时更换。二、主令电器（或主令开关）主令电器是一种非自动切换的小电流开关电器,它在控制电路中的作用是发布命令去控制接触器、继电器或其它电器执行元件的电磁线圈,使电路接通或分断,从而达到控制电力拖动系统的启动与停止以及改变系统的工作状态,如正转与反转等,实现生产机械的自动控制。由于它专门发送命令或信号,故称为“主令电器”,也称“主令开关”1、按钮开关按钮开关也叫按键，是一种手按下即动作,手释放即复位的短时接通的小电流开关电器。它适用于交流电压500V或直流电压440V,电流为5A及以下的电路中。一般情况下它不直接操纵主电路的通断,而是在控制电路中发出“指令”,通过接触器、继电器等电器去控制主电路;也可用于电气联锁等线路中。按钮开关型号意义如下:

①结构②工作原理

按钮开关一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头和外壳等组成,其外形、结构及符号见图1－6所示。按钮开关按照用途和触头的结构不同分为停止按钮(常闭按钮)、启动按钮(常开按钮)及复合按钮(常开常闭组合按钮③技术数据及应用型号规模结构形式触点对数按钮数用途常开常闭LA2500V5A元件111作为独立元件用LA10－2K开启式、保护式222用于电动机启动、停止控制LA10－2H222用于电动机倒、顺、停控制LA10－3A开启式、保护式333LA10－3H333LA18－22J紧急式221特殊用途LA18－22Y钥匙式221LA18－44J紧急式441LA18－44Y钥匙式441LA19－11D带指示灯式111工程应用实用中，为了避免误操作,通常在按钮上作出不同标记或涂以不同的颜色加以区分,其颜色有红、黄、蓝、白、绿、黑等。一般红色表示停止按钮;绿色表示启动按钮;急停按钮必须用红色蘑菇按钮。按钮必须有金属的防护挡圈,且挡圈要高于按钮帽,防止意外触动按钮而产生误动作。安装按钮的按钮板和按钮盒的材料必须是金属,并与机械的总接地母线相连。2、

位置开关

位置开关又称行程开关或限位开关,其作用和按钮开关相同,都是对控制线路发出接通、断开和信号转换等指令的电器。但与按钮开关不同的是,位置开关不靠手按而是利用生产机械某些运动部件的碰撞而使触头动作、接通和断开控制线路,达到一定的控制要求。位置开关的型号意义如下:

JLXK1系列行程开关外形以单轮旋转式位置开关为例,分析其内部结构及工作原理3、熔断器熔断器是低压电路及电动机控制线路中一种最简单的过载和短路保护电器。熔断器内装有一个低熔点的熔体,它串联在电路中,正常工作时,相当于导体,保证电路接通。当电路发生过载或短路时,熔体熔断,电路随之自动断开,从而保护了线路和设备。熔断器作为一种保护电器,它具有结构简单,价格低,使用维护方便,体积小、重量轻等优点,所以得到了广泛应用。1）熔断器的结构与主要参数①熔断器的结构熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分组成。熔体是熔断器的主要组成部分,常作成片状或丝状。熔管是熔体的保护外壳,在熔体熔断时兼有灭弧作用。②熔断器的主要参数

每一种熔体都有额定电流和熔断电流两个参数。熔管有三个参数:额定工作电压、额定电流和断流能力。

2）常用熔断器

①

RC1A系列瓷插式熔断器

RC1A系列瓷插式熔断器是由瓷盖、瓷底、动触头、静触头和熔体等部分组成。瓷底和瓷盖均用电工瓷制成,电源线及负载线分别接在瓷底两端的静触头上。瓷底座中间有一空腔,与瓷盖突出部分构成灭弧室。额定电流为60A以上的熔断器,在灭弧室中还垫有石棉带,用来灭弧。熔丝接在瓷盖内的两个动触头上,使用时,将瓷盖合于瓷座上即可。瓷插式熔断器的型号意义②螺旋式熔断器

符号和结构螺旋式熔断器型号意义③常用熔断器快速熔断器主要用于半导体功率元件或变流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低,只能在极短时间内承受较大的过载电流,否则半导体元件将迅速被烧坏。因此,要求短路保护装置能快速熔断。快速熔断器主要有RLS和RS系列。RLS系列是螺旋式快速熔断器,用于小容量硅整流元件的短路保护和某些过载保护。其技术数据见表1－7。应当注意,快速熔断器的熔体不能用普通的熔体代替,因为普通的熔体不具有快速熔断特性。熔断器的选择1、熔体额定电流的选择

(1)对于照明和电热设备等阻性负载电路的短路保护,熔体的额定电流应稍大于或等于负载的额定电流

(2)由于电动机的启动电流很大,必须考虑启动时,熔丝不能断,因此熔体的额定电流选的较大。

单台电动机:熔体额定电流=(1.5～2.5)×电动机额定电流。多台电动机:熔体额定电流=(1.5～2.5)×容量最大的电动机额定电流+其余电动机额定电流之和。降压启动电动机:熔体额定电流=(1.5～2.0)×电动机额定电流。直流电动机和绕线式电动机:熔体额定电流=(1.2～1.5)×电动机额定电流。2、熔断器的选择

熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流。熔断器的类型根据线路要求和安装条件而定。安全贴示熔断器的插座与插片的接触要保持良好。若发现插口处过热或触头变色，则说明插口处接触不良，应及时修复。熔体烧断后，应首先查明原因，排除故障。一般在过载电流下熔断时，响声不大，熔体仅在一两处熔断，管子内壁没有烧焦的现象，也没有大量的熔体蒸发物附在管壁上；若在分段极限电流时熔断的，情况与上述的相反。更换熔体或熔管时须断电，尤其不允许在负载未断开时带电更换，以免发生电弧烧伤。安装熔体时不要把它碰伤，也不要将螺钉拧得太紧，使熔体轧伤。若连接处螺钉损坏而拧不紧，则应更换新螺钉。安装熔丝时，熔丝应顺时针方向弯一圈，不要多弯。故障分析与处理熔断器在电流正常时,熔体出现熔断现象,一般有三种情况。一是由于熔体规格选择不当造成的。选择熔体时,必须根据被保护电路的需要,合理选择熔体的电流等级。二是由于运行中,熔断器的动、静触头,触片与插座,熔体与底座等存在着接触不良引起过热,使熔体温度过高,出现正常运行下的熔断。这时必须对以上部位进行检修,保证接触良好。三是由于熔体氧化腐蚀或安装时有机械损伤,使熔体的截面变小造成的。此时必须更换熔体,在更换或检修时,应细心操作,避免损伤。4、交流接触器1、交流接触器的结构

交流接触器的结构主要由触头系统、电磁系统、灭弧装置三大部分组成,另外还有反作用力弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧和传动机构等部分。4、交流接触器1、交流接触器的结构

交流接触器的结构主要由触头系统、电磁系统、灭弧装置三大部分组成,另外还有反作用力弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧和传动机构等部分。（1）触头系统接触器的触头用来接通和断开电路,是接触器的执行部分。交流接触器的触头一般采用双断点桥式触头,如右图所示。

（2）电磁系统电磁系统是用来操纵触头的闭合和断开的,它包括静铁心、动铁心(又叫衔铁)和吸引线圈三部分。交流接触器电磁系统的结构形式主要取决于铁心形状和衔铁运动方式,通常用两种基本形式,如左图所示。(3)灭弧装置交流接触器在断开大电流电路时,往往会在动、静触头之间产生很强的电弧。电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象,它一方面发光发热造成触头灼伤,另一方面会使电路的切断时间延长,影响接触器的正常工作。因此对容量较大的交流接触器(一般在20A以上的)往往采用灭弧栅来灭弧,其原理图如左图所示。(4)其他部分

交流接触器的其他部分有反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构和接线柱等。反作用弹簧的作用是当吸引线圈断电时,迅速使主触头和常开辅助触头复位分断;缓冲弹簧的作用是缓冲动、静铁心吸合时对静铁心及外壳的冲击力;触头压力弹簧的作用是增加动、静触间之间的压力,增大接触面以降低接触电阻,避免触头由于接触不良而造成的过热灼伤,并有减振作用。交流接触器的型号意义接触器的技术数据及选用型号触点额定电压（V）主触点额定电流（A）辅助触点额定电流（A）线圈功率（VA）可控制三相异步电动机的最大功率(kW)额定操作频率(次/h)220V380VCJ0－10500105142.54≤600CJ0－2020335.510CJ0－4040331120CJ0－7575552240CJ10－1010112.24CJ10－20202250510CJ10－4040321120CJ10－6060701730CJ10－1001002950根据以下原则正确选择接触器1、接触器的类型

接触器的类型应根据电路中所控制的电动机及负载电流类型来选择,即交流负载应选用交流接触器,直流负载应选用直流接触器。如果控制系统中主要是交流电动机,而直流电动机或直流负载的容量比较小时,也可全都选用交流接触器进行控制,但触头的额定电流应选得大一些。

2、接触器主触头的额定电压和额定电流

被选用接触器主触头的额定电压应大于或等于负载的额定电压。主触头的额定电流不小于负载电路的额定电流,也可根据所控制的电动机的最大功率参照上进行选择。

3、接触器吸引线圈电压的选择接触器吸引线圈的电压一般直接选用一相对地电压220V或直接选用380V。如果控制线路比较复杂,使用的电器又比较多,为安全起见,线圈额定电压可选低一些,但需要加一个控制变压器。例题：某电动机型号为JO2－31－6,额定功率1.5kW,额定电压380V,额定电流3.92A,试选择接触器型号。

解:

由于接触器用来控制交流电动机,所以首先确定类型是交流接触器。根据接触器所控制电动机的额定功率为1.5kW,由表1－8可知,CJ0－10可控电动机最大功率为4kW,其额定电流为10A,大于电动机的额定电流,所以根据接触器的类型、额定电压和额定电流,应选用CJ0－10型交流接触器。接触器的常见故障及排除1、接触器通电后不能吸合应首先测试电磁线圈两端是否有额定电压。若无电压,说明故障发生在控制回路,应根据具体电路检查处理,若有电压且低于线圈额定电压,致使电磁线圈通电后产生的电磁力不足以克服弹簧的反作用力,则可更换线圈。若有额定电压,则应检查线圈是否断线,螺丝是否松脱。另外,机械机构及动触头发生卡阻,都可造成接触器通电后不能吸合。

2、接触器吸合不正常

接触器吸合不正常是指接触器吸合过于缓慢、触头不能完全闭合、铁心吸合不紧等现象。产生该类故障的原因通常有电源电压过低、触头弹簧压力不合适、动静铁心间隙过大、机械卡阻以及转轴生锈、歪斜等。当接触器吸合不正常时,应查明原因,排除故障。如果弹簧压力不合适时,应调整弹簧压力,必要时进行更换;如果动、静铁心间隙过大,应重新装配;如果轴部有问题,应清洗轴端及支承杆,必要时应调换部件。3、触头断相

发生触头断相时,电动机仍能转动,但起动很慢，同时发出嗡嗡声,此时应立即停车，否则将烧毁电动机。产生触头断相的原因是由于某相触头接触不良或连接螺丝松脱。排除的方法是检查触头的连接处,应保证可靠连接,螺丝必须拧紧,不得松动。4、相间短路由于接触器的正反转联锁控制失灵,或因误动作,致使两台接触器同时投入运行而造成相间短路,或因接触器动作过快,转换时间太短,在转换过程中发生电弧短路。为了避免发生相间短路,应定期检查接触器各部件的工作情况,要求可动部件不卡阻,接线处无松脱,零部件如有损坏应及时修换,灭弧罩应完好,如有破碎,要及时更换。5、继电器

继电器是一种根据电气量(如电压、电流等)或非电气量(如热、时间、压力、转速等)的变化接通或断开控制电路,以实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。继电器的种类很多,按用途可分为控制继电器和保护继电器;按输入信号的性质可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器和温度继电器等;按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器和电子式继电器等;按动作时间可分为瞬时继电器和延时继电器等。电流继电器根据线圈中电流的大小而接通或断开电路的继电器称为电流继电器。当线圈电流高于整定值动作的继电器称为过电流继电器;低于整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。工程应用

在选用过电流继电器时,对于小容量直流电动机和绕线式异步电动机,继电器线圈的额定电流一般可按电动机长期工作的额定电流来选择。对于频繁启动的电动机,由于启动电流的发热效应,继电器线圈的额定电流应选择大一些。过电流继电器的整定值,可按电动机启动电流的1.2倍左右调定。调节反作用弹簧弹力,可调定继电器的动作电流值。电流继电器型号意义:

电压继电器

根据线圈两端电压大小而接通或断开电路的继电器称为电压继电器。电压继电器有过电压继电器和欠电压(或零压)继电器之分。电压继电器的型号意义

中间继电器中间继电器是用来转换控制信号的中间元件,将一个输入信号变换成一个或多个输出信号,其输入信号为线圈的通电或断电,输出信号为触头的动作。

中间继电器符号：中间继电器结构中间继电器型号意义工程应用工程中，中间继电器的用途有两个:1、当电压或电流继电器的触头容量不够时,可借助中间继电器来控制,用中间继电器作为执行元件。

2、当其他继电器触头数量不够时,可利用中间继电器来切换复杂电路。热继电器

热继电器是一种利用电流的热效应来切换电路的保护电器,它在电路中用做电动机的过载保护。电动机在运行过程中,如果长期过载、频繁启动、欠电压运行或者断相运行等都可能使电动机的电流超过它的额定值。如果电流超过额定值的量不大,熔断器在这种情况下不会熔断,这样会引起电动机过热,损坏绕组的绝缘,缩短电动机的使用寿命,严重时甚至烧坏电动机。因此必须对电动机采取过载保护措施,最常用的是利用热继电器进行过载保护。热继电器的结构热继电器的外形及结构如下图所示。它主要由热元件、触头系统、运作机构、复位按钮、整定电流装置和温升补偿元件等组成。热继电器的型号意义JR15系列热继电器的结构原理图及符号

热继电器的工作原理当电动机绕组因过载引起过载电流时,发热元件所产生的热量足以使主双金属片弯曲,推动导板向右移动,又推动了温度补偿片,使推杆绕轴转动,推动动触头连杆,使动触头与静触头分开,从而使电动机线路中的接触器线圈断电释放,将电源切断,起到了保护作用。热继电器动作后的复位有手动复位和自动复位两种。热继电器的整定电流热继电器的整定电流是指热继电器长期不动作的最大电流,超过此值就会动作。整定电流的调整如下:热继电器中凸轮上方是整定旋钮,刻有整定电流值的标尺;旋动旋钮时,凸轮压迫支撑杆绕交点左右移动,支撑杆向左移动时,推杆与连杆的杠杆间隙加大,热继电器的热元件动作电流增大,反之动作电流减小。当过载电流超过整定电流的1.2倍时,热继电器便要动作。过载电流越大,热继电器开始动作所需时间越短。其过载电流的大小与动作时间关系如下表所示。

整定电流倍数动作时间起始状态1.0长期不动作从冷态开始1.2小于20min从热态开始1.5小于2min从热态开始6大于5s从冷态开始三相结构及带断相保护的热继电器当三相电流严重不平衡时,或者电动机的绕组内部发生短路故障时,就有可能使电动机的某一相的线电流比其余的两相线电流高;当恰巧该相线路中没有热元件时,就不可能可靠地起到保护作用,应选用三相结构的热继电器。热继电器所保护的电动机,如果是△接法,发生一相断线时,局部严重过载,而线电流大于相电流,普通的二相或三相结构的热继电器还不能起到保护作用,此时必须采用三相结构带断相保护的热继电器。热继电器常见的故障及排除热继电器的故障主要有热元件烧断、热继电器误动作和不动作三种情况。

(1)热继电器接入后电路不通。由于电阻丝是串联到主电路中,常闭触头串接在控制电路中,所以该故障与发热元件、常闭触头的运行状况有关。热元件烧断或热元件进出线头脱焊,造成热继电器接入后主电路不通,可用万用表进